Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе
Сформирована конфигурация судовой энергетической установки с электрохимическим генератором на основе расплавно-карбонатных топливных элементов, работающей на природном газе. Назначение установки состоит в получении дополнительной электрической энергии для обеспечения судовых нужд. Проведен анализ ос...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2011
|
| Назва видання: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127050 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе / В.М. Горбов, М.А. Карпов // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-127050 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1270502017-12-09T03:03:13Z Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе Горбов, В.М. Карпов, М.А. Приборы и оборудование Сформирована конфигурация судовой энергетической установки с электрохимическим генератором на основе расплавно-карбонатных топливных элементов, работающей на природном газе. Назначение установки состоит в получении дополнительной электрической энергии для обеспечения судовых нужд. Проведен анализ основных способов конверсии углеводородных топлив. Предложена схема риформинга природного газа для работы электрохимического генератора судовой энергетической установки. Приведено схемное решение утилизации вторичных энергетических ресурсов в судовой электрохимической энергоустановке с целью повышения ее эффективности. Сформовано конфігурацію суднової енергетичної установки з електрохімічним генератором на основі розплавно-карбонатних паливних елементів, що працює на природно-му газі. Призначення установки полягає в отриманні додаткової електричної енергії для забезпечення суднових потреб. Проведено аналіз основних способів конверсії вуглеводневих палив. Запропоновано схему риформінгу природного газу для роботи електрохімічного генератора суднової енергетичної установки. Наведено схемне рішення утилізації вторинних енергетичних ресурсів у судновій електрохімічній енергоустановці з метою підвищення її ефективності. The configuration of ship power plant with electrochemical generator on molten carbonate fuel cells basis operating on natural gas is formulated. The installation function is to obtain of additional electricity for ship needs. The analysis of the main methods of hydrocarbon fuels conversion is executed and natural gas reforming scheme for electrochemical generator of ship power plant operation is proposed. The scheme of secondary power resources utilization in electrochemical power plant towards it efficiency increase is adduced. 2011 Article Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе / В.М. Горбов, М.А. Карпов // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127050 629.122:621.352 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Приборы и оборудование Приборы и оборудование |
| spellingShingle |
Приборы и оборудование Приборы и оборудование Горбов, В.М. Карпов, М.А. Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Сформирована конфигурация судовой энергетической установки с электрохимическим генератором на основе расплавно-карбонатных топливных элементов, работающей на природном газе. Назначение установки состоит в получении дополнительной электрической энергии для обеспечения судовых нужд. Проведен анализ основных способов конверсии углеводородных топлив. Предложена схема риформинга природного газа для работы электрохимического генератора судовой энергетической установки. Приведено схемное решение утилизации вторичных энергетических ресурсов в судовой электрохимической энергоустановке с целью повышения ее эффективности. |
| format |
Article |
| author |
Горбов, В.М. Карпов, М.А. |
| author_facet |
Горбов, В.М. Карпов, М.А. |
| author_sort |
Горбов, В.М. |
| title |
Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе |
| title_short |
Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе |
| title_full |
Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе |
| title_fullStr |
Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе |
| title_full_unstemmed |
Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе |
| title_sort |
разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Приборы и оборудование |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127050 |
| citation_txt |
Разработка конфигурации судовой электрохимической энергоустановки, работающей на природном газе / В.М. Горбов, М.А. Карпов // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT gorbovvm razrabotkakonfiguraciisudovojélektrohimičeskojénergoustanovkirabotaûŝejnaprirodnomgaze AT karpovma razrabotkakonfiguraciisudovojélektrohimičeskojénergoustanovkirabotaûŝejnaprirodnomgaze |
| first_indexed |
2025-07-09T06:11:37Z |
| last_indexed |
2025-07-09T06:11:37Z |
| _version_ |
1837148666979155968 |
| fulltext |
Ñ âñòóïëåíèåì â ñèëó íîðìàòèâíûõ è çàêî-
íîäàòåëüíûõ àêòîâ, ðåãëàìåíòèðóþùèõ ñîäåð-
æàíèå âðåäíûõ âåùåñòâ â óõîäÿùèõ ãàçàõ òåï-
ëîâûõ äâèãàòåëåé (Êîíâåíöèÿ MARPOL 73/78,
íîðìû IMO — Tier è äð.), îñîáóþ àêòóàëüíîñòü
ïðèîáðåëà íåîáõîäèìîñòü ðàçðàáîòêè àëüòåðíà-
òèâíûõ ñõåìíûõ ðåøåíèé â ñóäîâîé ýíåðãåòè÷å-
ñêîé óñòàíîâêå (ÑÝÓ) [1]. Îäíèì èç ñïîñîáîâ
ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ÑÝÓ è ñîêðàùåíèÿ
ýìèññèè ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ
ãåíåðàòîðîâ (ÝÕÃ) íà îñíîâå òîïëèâíûõ ýëåìåí-
òîâ (ÒÝ) [2]. Íà ñòàäèè ïðåäïðîåêòíûõ ðåøåíèé
ðàçðàáîòêà êîíôèãóðàöèè ÑÝÓ ñ ÝÕÃ è àäàïòà-
öèÿ èõ ê ðàáîòå íà ñóäîâîì òîïëèâå ÿâëÿþòñÿ
âàæíûìè çàäà÷àìè.
Îñîáåííîñòÿìè è ïðîáëåìàìè âíåäðåíèÿ
ÝÕÃ íà îñíîâå ÒÝ êàê ñîñòàâëÿþùåé òàêîé
ÑÝÓ ïîñâÿùåíî ìíîæåñòâî ïóáëèêàöèé è èñ-
ñëåäîâàíèé. Áîëüøèõ óñïåõîâ â ðàçâèòèè äàí-
íîé ðàçðàáîòêè äîñòèãëà ôèðìà MTU, êîòîðàÿ
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6 63
� Ãîðáîâ Â.Ì., Êàðïîâ Ì.À., 2011
Ïðèáîðû è îáîðóäîâàíèå
ÓÄÊ 629.122:621.352
Ðàçðàáîòêà êîíôèãóðàöèè ñóäîâîé ýëåêòðîõèìè÷åñêîé
ýíåðãîóñòàíîâêè, ðàáîòàþùåé íà ïðèðîäíîì ãàçå
Ãîðáîâ Â.Ì., Êàðïîâ Ì.À.
Íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò êîðàáëåñòðîåíèÿ, Íèêîëàåâ
Ñôîðìèðîâàíà êîíôèãóðàöèÿ ñóäîâîé ýíåðãåòè÷åñêîé óñòàíîâêè ñ ýëåêòðîõèìè÷åñêèì
ãåíåðàòîðîì íà îñíîâå ðàñïëàâíî-êàðáîíàòíûõ òîïëèâíûõ ýëåìåíòîâ, ðàáîòàþùåé íà
ïðèðîäíîì ãàçå. Íàçíà÷åíèå óñòàíîâêè ñîñòîèò â ïîëó÷åíèè äîïîëíèòåëüíîé ýëåêòðè-
÷åñêîé ýíåðãèè äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ñóäîâûõ íóæä. Ïðîâåäåí àíàëèç îñíîâíûõ ñïîñîáîâ
êîíâåðñèè óãëåâîäîðîäíûõ òîïëèâ. Ïðåäëîæåíà ñõåìà ðèôîðìèíãà ïðèðîäíîãî ãàçà
äëÿ ðàáîòû ýëåêòðîõèìè÷åñêîãî ãåíåðàòîðà ñóäîâîé ýíåðãåòè÷åñêîé óñòàíîâêè. Ïðèâå-
äåíî ñõåìíîå ðåøåíèå óòèëèçàöèè âòîðè÷íûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ðåñóðñîâ â ñóäîâîé
ýëåêòðîõèìè÷åñêîé ýíåðãîóñòàíîâêå ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ åå ýôôåêòèâíîñòè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ñóäîâàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ óñòàíîâêà, ýëåêòðîõèìè÷åñêàÿ ýíåðãîóñòà-
íîâêà, ýëåêòðîõèìè÷åñêèé ãåíåðàòîð, ðàñïëàâíî-êàðáîíàòíûé òîïëèâíûé ýëåìåíò, ðè-
ôîðìåð, êîíâåðñèÿ.
Ñôîðìîâàíî êîíô³ãóðàö³þ ñóäíîâî¿ åíåðãåòè÷íî¿ óñòàíîâêè ç åëåêòðîõ³ì³÷íèì ãåíåðà-
òîðîì íà îñíîâ³ ðîçïëàâíî-êàðáîíàòíèõ ïàëèâíèõ åëåìåíò³â, ùî ïðàöþº íà ïðèðîäíî-
ìó ãàç³. Ïðèçíà÷åííÿ óñòàíîâêè ïîëÿãຠâ îòðèìàíí³ äîäàòêîâî¿ åëåêòðè÷íî¿ åíåð㳿
äëÿ çàáåçïå÷åííÿ ñóäíîâèõ ïîòðåá. Ïðîâåäåíî àíàë³ç îñíîâíèõ ñïîñîá³â êîíâåðñ³¿ âóã-
ëåâîäíåâèõ ïàëèâ. Çàïðîïîíîâàíî ñõåìó ðèôîðì³íãó ïðèðîäíîãî ãàçó äëÿ ðîáîòè
åëåêòðîõ³ì³÷íîãî ãåíåðàòîðà ñóäíîâî¿ åíåðãåòè÷íî¿ óñòàíîâêè. Íàâåäåíî ñõåìíå
ð³øåííÿ óòèë³çàö³¿ âòîðèííèõ åíåðãåòè÷íèõ ðåñóðñ³â ó ñóäíîâ³é åëåêòðîõ³ì³÷í³é
åíåðãîóñòàíîâö³ ç ìåòîþ ï³äâèùåííÿ ¿¿ åôåêòèâíîñò³.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ñóäíîâà åíåðãåòè÷íà óñòàíîâêà, åëåêòðîõ³ì³÷íà åíåðãîóñòàíîâêà,
åëåêòðîõ³ì³÷íèé ãåíåðàòîð, ðîçïëàâíî-êàðáîíàòíèé ïàëèâíèé åëåìåíò, ðèôîðìåð,
êîíâåðñ³ÿ.
â ðàìêàõ ìåæäóíàðîäíîãî ïðîåêòà FellowSHIP
ñîâìåñòíî ñ ñóäîõîäíîé êîìïàíèåé Eidesvik ââåëà
â ýêñïëóàòàöèþ ñóäíî äëÿ îáñëóæèâàíèÿ ãàçîäî-
áûâàþùèõ ïëàòôîðì «Viking Lady» ñ ýêñïåðè-
ìåíòàëüíîé ýëåêòðîõèìè÷åñêîé ýíåðãîóñòàíîâêîé
(ÝÕÝÓ) íà îñíîâå ðàñïëàâíî-êàðáîíàòíûõ ÒÝ
(ÐÊÒÝ) ìîùíîñòüþ 320 êÂò. ÝÕÝÓ ýòîãî ñóäíà
ïðîõîäèò òåñòîâûå èñïûòàíèÿ â êà÷åñòâå âñïîìî-
ãàòåëüíûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè.
Îíà èìååò ïîëíóþ àâòîíîìíîñòü îòíîñèòåëüíî îñ-
íîâíîé ÑÝÓ è ïðîðàáîòàëà áîëåå 7000 ÷ â óñëî-
âèÿõ Ñåâåðíîãî ìîðÿ [3, 4].
Ðàçðàáîòêà êîíôèãóðàöèè è ñõåìíûõ ðåøå-
íèé ÑÝÓ ñ èíòåãðèðîâàííîé ÝÕÝÓ ïðåäñòàâëÿ-
åò ñîáîé ñëîæíóþ çàäà÷ó èç-çà îòñóòñòâèÿ íåîá-
õîäèìîé èíôîðìàöèè.
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû — ôîðìèðîâàíèå
êîíôèãóðàöèè ÑÝÓ ñ ÝÕÃ, ðàáîòàþùåé íà ïðè-
ðîäíîì ãàçå (ÏÃ) ñ èñïîëüçîâàíèåì òîïëèâíîé
è âîçäóøíîé ñèñòåìû îñíîâíîé ÑÝÓ, à òàêæå
îïðåäåëåíèå ñïîñîáîâ óòèëèçàöèè âòîðè÷íîé
ýíåðãèè ñóäîâûìè ïîòðåáèòåëÿìè è îáåñïå÷åíèÿ
òåïëîâîé ýíåðãèåé âíóòðèñèñòåìíûõ óñòðîéñòâ.
ÏÃ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ ñóäî-
âûõ òîïëèâ, îäíàêî îí íå ìîæåò áûòü èñïîëü-
çîâàí íåïîñðåäñòâåííî â ÒÝ.  êà÷åñòâå òîïëè-
âà äëÿ ÝÕÃ èñïîëüçóþò âîäîðîä èëè ñèí-
òåç-ãàç, ïîëó÷åííûé ïðè ðèôîðìèíãå ÏÃ. Ïðè
ìíîãîñòóïåí÷àòîé êèñëîðîäíîé è (èëè) ïàðî-
âîé êîíâåðñèè ìîæíî ïîëó÷àòü âîäîðîäñîäåð-
æàùèé ãàç ñ îáúåìíîé äîëåé âîäîðîäà äî 80
%, îñòàëüíîå — ïðåèìóùåñòâåííî óãëåêèñëûé
ãàç. Êðîìå òîãî, âî èçáåæàíèå îòðàâëåíèÿ êà-
òàëèçàòîðîâ ðèôîðìåðà íà ðàçëè÷íûõ ýòàïàõ
êîíâåðñèè òîïëèâà, à òàêæå îòðàâëåíèÿ êàòà-
ëèçàòîðîâ íà ýëåêòðîäàõ ÒÝ, íåîáõîäèìî î÷è-
ùàòü ÏÃ îò ïðèìåñåé ñåðû äî óðîâíÿ 10 ìëí–1
(äëÿ ðàñïëàâíî-êàðáîíàòíûõ ÒÝ). Öåëüþ ðè-
ôîðìèíãà óãëåâîäîðîäíîãî òîïëèâà äëÿ ïðèìå-
íåíèÿ â ýíåðãîóñòàíîâêàõ ñ ÝÕÃ ÿâëÿåòñÿ
îáåñïå÷åíèå ìàêñèìàëüíîãî âûõîäà âîäîðîäà
èç èñõîäíîãî òîïëèâà, ÷òî òðåáóåò ñîçäàíèÿ
îïðåäåëåííûõ óñëîâèé ïðîöåññà.
Ðèôîðìèíã òîïëèâà ìîæåò ïðîõîäèòü ïî
ýíäî-, ýêçî- èëè àâòîòåðìè÷åñêîìó ìåõàíèçìó
[5]. Ïàðîâîé ðèôîðìèíã (ÏÐ) ÏÃ ñîïðîâîæäà-
åòñÿ âûäåëåíèåì òåïëîâîé ýíåðãèè �Í = +205,9
êÄæ/ìîëü:
CmHnOp + (m – p) H2O =
= m CO + (m + n – p) H2.
Ïàðöèàëüíîå îêèñëåíèå (ÏÎ) ÏÃ ÿâëÿåòñÿ
ýíäîòåðìè÷åñêèì ïðîöåññîì è ñîïðîâîæäàåòñÿ
ïîãëîùåíèåì òåïëîòû �Í = –36 êÄæ/ìîëü [5]:
CmHnOp + (m/2 – p/2) (O2 +
+ 3,76 N2) = m CO + (n/2) H2 +
+ 3,76 (m/2 – p/2) N2.
Ïðè îáúåäèíåíèè äâóõ âûøåóêàçàííûõ
ïðîöåññîâ âîçìîæíî äîñòèæåíèå ïðîòåêàíèÿ ðå-
àêöèè áåç âûäåëåíèÿ èëè ïîãëîùåíèÿ òåïëîòû
— àâòîòåðìè÷åñêèé ðèôîðìèíã (ÀÒÐ) [5]:
CmHnOp + x (O2 + 3,76 N2) +
+ (m – 2x – p) H2O = m CO +
+ (m – 2x – p + n/2) H2 + 3,76 x N2.
Ñîîòíîøåíèå ïàð/óãëåðîä (S/C — ìîëå-
êóëà âîäû íà àòîì óãëåðîäà) ïðè ïðåîáðàçîâà-
íèè ÏÃ ôèêñèðóåòñÿ íà îïòèìàëüíîì óðîâíå,
êàê ïðàâèëî, â èçáûòêå. Ïðè ÏÐ ïàð ââîäèòñÿ
â ðåàêòîð âìåñòå ñ òîïëèâîì, à òåìïåðàòóðà
ïðîöåññà ïîääåðæèâàåòñÿ ñæèãàíèåì ÷àñòè òîï-
ëèâà â êîæóõå ðåàêòîðà.
Èç êîýôôèöèåíòîâ ðåàêöèé âèäíî, ÷òî ÏÐ
ÿâëÿåòñÿ áîëåå ïðîäóêòèâíûì ïî âîäîðîäó ïî
ñðàâíåíèþ ñ ÏÎ, íî òðåáóåò çíà÷èòåëüíûõ çà-
òðàò òåïëîâîé ýíåðãèè, îáû÷íî âûðàáàòûâàå-
ìûõ ïîñðåäñòâîì çàòðàò òîïëèâà äëÿ ïîääåðæà-
íèÿ ðåàêöèè ïîëíîãî îêèñëåíèÿ â êîæóõå ðåàê-
òîðà. Îäíàêî, ÏÎ ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííûì ïðî-
öåññîì òåðìîõèìè÷åñêîãî ðàçëîæåíèÿ óãëåâîäî-
ðîäîâ, ïðèãîäíûì äëÿ ðàçëîæåíèÿ íåôòÿíûõ
ôðàêöèé òÿæåëåå êåðîñèíà [6].
Ïðè ÏÎ òåìïåðàòóðà ïîëó÷åííîãî ãàçà ðå-
ãóëèðóåòñÿ ñîîòíîøåíèåì O2/C (ìîëåêóëà êè-
ñëîðîäà íà àòîì óãëåðîäà). Ïðîöåññ ÏÎ ïðîõî-
äèò ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ (850–1600 �Ñ è
âûøå), ÷òî îáåñïå÷èâàåò âûñîêóþ ñòåïåíü êîí-
âåðñèè ñûðüÿ, îäíàêî ïðè èñïîëüçîâàíèè êàòà-
ëèçàòîðîâ âåðõíèé ïðåäåë òåìïåðàòóðû îãðàíè-
÷èâàåòñÿ íà óðîâíå îêîëî 1000 �Ñ, òàê êàê óâå-
ëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ìîæåò ïðèâåñòè ê ñïåêà-
íèþ êàòàëèçàòîðà.
Îáúåäèíåíèÿ äîñòîèíñòâ ïàðöèàëüíîãî
îêèñëåíèÿ è ïàðîâîãî ðèôîðìèíãà ìîæíî äîñ-
òè÷ü ïðè ÀÒÐ.  òàêîì ïðîöåññå âíà÷àëå èíè-
öèèðóåòñÿ ýêçîòåðìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ ÏÎ, òåïëî-
òà êîòîðîé ïîääåðæèâàåò ýíäîòåðìè÷åñêóþ ðå-
àêöèþ ÏÐ. Ïðè ÀÒÐ âîäÿíîé ïàð ââîäèòñÿ âìå-
ñòå ñ òîïëèâîì è îêèñëèòåëåì, ó÷àñòâóÿ â ðåàê-
öèè êàê ðåàãåíò äëÿ ÏÐ è (èëè) äëÿ ïðåäîòâðà-
ùåíèÿ ñàæåîáðàçîâàíèÿ â ïðîöåññå ÏÎ. Òåìïå-
ðàòóðà âûõîäÿùåãî ãàçà òàêæå ðåãóëèðóåòñÿ ñî-
îòíîøåíèåì êèñëîðîä/óãëåðîä. [5]
Äëÿ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîãî ñîïðÿæå-
íèÿ îñíîâíîé ÑÝÓ è ÝÕÝÓ íåîáõîäèìî íå
òîëüêî ñîãëàñîâàíèå ïî ýëåêòðè÷åñêèì ïàðàìåò-
ðàì, íî è óíèôèêàöèÿ òîïëèâà, à òàêæå îïòè-
64 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6
ìàëüíîå èñïîëüçîâàíèå âòîðè÷íûõ ýíåðãîðåñóð-
ñîâ. Â äàííîé ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ èñïîëüçî-
âàòü ÝÕÃ íà îñíîâå ÐÊÒÝ äëÿ ïðîèçâîäñòâà
ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè íà ñóäîâûå íóæäû â
ïîðòàõ è çîíàõ æåñòêîãî ýêîëîãè÷åñêîãî êîí-
òðîëÿ. Ê äîñòîèíñòâàì òàêîãî òèïà ÒÝ ìîæíî
îòíåñòè èñïîëüçîâàíèå íåäîðîãèõ êàòàëèçàòî-
ðîâ, ìåíüøóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê êàòàëèòè÷å-
ñêèì ÿäàì, ñïîñîáíîñòü îêèñëåíèÿ ÑÎ, âûñîêèå
ïëîòíîñòè òîêà, òîëåðàíòíîñòü ê ïåðåãðóçêàì è
íåäîãðóçêàì. Â ÐÊÒÝ íàðÿäó ñ ýëåêòðîýíåðãè-
åé ãåíåðèðóåòñÿ âûñîêîïîòåíöèàëüíàÿ òåïëîòà,
êîòîðóþ ìîæíî èñïîëüçîâàòü â ãàçîâîé òóðáèíå
[7]. Â ïðåäëàãàåìîé êîíôèãóðàöèè ÝÕÃ â ñî-
ñòàâå ÑÝÓ îáåñïå÷èâàåò çàìåíó îäíîãî èç äè-
çåëü-ãåíåðàòîðîâ â ñîñòàâå ñóäîâîé ýëåêòðîñòàí-
öèè, èñïîëüçóÿ ïðè ýòîì åäèíóþ òîïëèâíóþ è
âîçäóøíóþ ñèñòåìó.
Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ÝÕÝÓ íà îñíîâå
ÐÊÒÝ â ñîñòàâå ÑÝÓ, ðàáîòàþùåé íà ÏÃ, ïðåä-
ñòàâëåíà íà ðèñóíêå. Ïà êîìïðåññîðîì 1 ÷åðåç
ôèëüòð 2 ïîäàåòñÿ â àäñîðáöèîííûé äåñóëüôó-
ðèçàòîð 3, ãäå ãàç ïðîõîäèò ÷åðåç ñîðáöèîííûå
ïëàñòèíû è ïîäâåðãàåòñÿ î÷èñòêå îò ñåðîñîäåð-
æàùèõ ñîåäèíåíèé. Âî èçáåæàíèå òåðìè÷åñêîãî
óäàðà â ïàðîâîì ðèôîðìåðå 5 ÏÃ ïðåäâàðèòåëü-
íî íàãðåâàåòñÿ â ïîäîãðåâàòåëå 4. Ïðîöåññ êîí-
âåðñèè ïðîèñõîäèò ñ âûäåëåíèåì òåïëîòû, òàê
êàê ÷àñòü òîïëèâà ñæèãàåòñÿ â ðåàêòîðå äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð 700–900 �Ñ. Â
ýòîì ýëåìåíòå ôîðìèðóåòñÿ îñ-
íîâíîé ñîñòàâ ýìèññèè ÝÕÝÓ.
Ïîëó÷åííûé â ðåçóëüòàòå ðè-
ôîðìèíãà ñèíòåç-ãàç ïîäàåòñÿ
â ÝÕà 6, âûñîêàÿ ðàáî÷àÿ òåì-
ïåðàòóðà êîòîðîãî (650 �Ñ) ïî-
çâîëÿåò âûðàáîòàòü âîäÿíîé
ïàð äëÿ ïðîöåññà ïàðîâîãî ðè-
ôîðìèíãà ñ ïîìîùüþ ïîäîãðå-
âàòåëåé 8 è 9. Ïèòàòåëüíàÿ âî-
äà äëÿ ïðîèçâîäñòâà ïàðà ïî-
äàåòñÿ íàñîñîì 12 èç öèñòåðíû
11 íà ïîäîãðåâàòåëü ñåïàðàòî-
ðà ãàçà 10, ãäå èç òîïëèâà îò-
áèðàåòñÿ ïàð, îáðàçîâàâøèéñÿ
â ðåçóëüòàòå ýëåêòðîõèìè÷å-
ñêîé ðåàêöèè. Êîíäåíñàò îòáè-
ðàåòñÿ êîíäåíñàòîîòâîä÷èêîì
13. Äàëåå òîïëèâî ÷åðåç ïî-
äîãðåâàòåëü 7 ïîñòóïàåò â ðå-
öèðêóëÿöèîííóþ ëèíèþ ÝÕÃ.
Ïàð ÷åðåç ïîäîãðåâàòåëü 15
ïîäàåòñÿ â ðåàêòîð ïàðîâîãî
ðèôîðìèíãà.
Ïðîäóêòîì ðåàêöèè ÝÕÃ 6
ÿâëÿåòñÿ ãàç, íà 90 % ñîñòîÿ-
ùèé èç âîäÿíîãî ïàðà, êîòîðûé ìîæíî èñïîëü-
çîâàòü êàê òåïëîíîñèòåëü äëÿ ïîäîãðåâà ÏÃ â
ïîäîãðåâàòåëå 4, âîçäóõà â ïîäîãðåâàòåëå 18 è
âîäÿíîãî ïàðà â ïîäîãðåâàòåëå 15. Îñòàòî÷íàÿ
òåïëîòà ïîñòóïàåò íà ÃÒÀ 19 äëÿ âûðàáîòêè äî-
ïîëíèòåëüíîé ýëåêòðîýíåðãèè. Â ïîäîãðåâàòåëå
20 óòèëèçèðóåòñÿ òåïëîòà ðàáî÷åãî òåëà ÃÒÀ
(t = 400–550 �Ñ) ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ íàñûùåí-
íîãî ïàðà äëÿ ñóäîâûõ ïîòðåáèòåëåé. Ïðåñíàÿ
âîäà äëÿ ïðîèçâîäñòâà ïàðà ïîäàåòñÿ íàñîñîì
22 èç öèñòåðíû 11 è êîíäåíñàòîðà 21.
Âûâîäû
Ïðåäëîæåíà ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ñóäî-
âîé ÝÕÝÓ, ðàáîòàþùåé íà ÏÃ, íà îñíîâå
ÐÊÒÝ, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà êàê
àëüòåðíàòèâà âñïîìîãàòåëüíîé äèçåëü-ãåíåðà-
òîðíîé óñòàíîâêå. Èíòåãðàöèÿ òàêîé óñòàíîâêè
â ñîñòàâ ÑÝÓ äàñò âîçìîæíîñòü óâåëè÷èòü ýô-
ôåêòèâíîñòü ñóäîâûõ ýíåðãîóñòàíîâîê â öåëîì,
çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü èõ âîçäåéñòâèå íà îêðó-
æàþùóþ ñðåäó íà ðåæèìàõ ñòîÿíêè ñóäíà â
ïîðòàõ èëè çîíàõ æåñòêîãî ýêîëîãè÷åñêîãî êîí-
òðîëÿ. Ïðèâåäåííàÿ êîíôèãóðàöèÿ ìîæåò áûòü
èñïîëüçîâàíà â êà÷åñòâå ñõåìíîãî ðåøåíèÿ ÑÝÓ
ñ ÝÕÃ íà ðàííèõ ñòàäèÿõ ïðîåêòèðîâàíèÿ.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ãîðáîâ Â.Ì., Ðàòóøíÿê ².Î., Òðóøëÿêîâ ª.².,
×åðåäí³÷åíêî Î.Ê. Ñóäíîâà åíåðãåòèêà òà ñâ³òîâèé
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6 65
Êîíöåïöèÿ ÑÝÓ íà ÏÃ ñ ÝÕÃ: 1 — êîìïðåññîð; 2 — òîïëèâíûé ôèëüòð; 3 — äå-
ñóëüôóðèçàòîð; 4 — ïîäîãðåâàòåëü òîïëèâà; 5 — ïàðîâîé ðèôîðìåð; 6 — ÝÕÃ;
7–9 — ïîäîãðåâàòåëè èçáûòî÷íîãî òîïëèâà; 10 — ñåïàðàòîð; 11 — öèñòåðíû ïðå-
ñíîé âîäû; 12, 14 — âîäÿíîé íàñîñ; 13 — êîíäåíñàòîîòâîäíèê; 15 — ïîäîãðåâà-
òåëü ïàðà; 16 — âîçäóøíûé ôèëüòð; 17 — âîçäóøíûé êîìïðåññîð; 18 — ïîäîãðå-
âàòåëü âîçäóõà; 19 — ÃÒÀ; 20 — óòèëèçàöèîííûé ïîäîãðåâàòåëü; 21 — êîíäåíñà-
òîð; 22 — êîíäåíñàòíûé íàñîñ.
îêåàí : ϳäðó÷. — Ìèêîëà¿â : Íàö. óí-ò êîðàáëå-
áóäóâàííÿ, 2007. — 596 ñ.
2. Mench M. Fuel Cell Engines. — New Jersey : John
Wiley & Sons, 2008. — 515 p.
3. Fuel cell ship in the real world // The Naval Archi-
tect. — 2008. — Nov. — P. 56–57.
4. Viking Lady tests fuel cell power // Marine Power
& Propulsion Supplement. — 2009. — Oct. — P. 30.
5. Liu K., Song C., Subramani V. Hydrogen and
syngas production and purification technologies. —
New Jersey : John Wiley & Sons, 2010. — 546 p.
6. Kolb G. Fuel processing for fuel cells. — Weinheim
: Wiley-VCH Verlag Gmbh, 2008. — 424 p.
7. Êîðîâèí Í.Â. Òîïëèâíûå ýëåìåíòû è ýëåêòðîõè-
ìè÷åñêèå ýíåðãîóñòàíîâêè. — Ì. : Ìîñê. ýíåðãåò.
èí-ò, 2005. — 208 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 13.09.11
66 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 6
The Configuration of Ship Electrochemical Power Plant
Operating on Natural Gas Developement
Gorbov V.M., Karpov M.A.
National University of Shipbuilding, Nikolaev
The configuration of ship power plant with electrochemical generator on molten carbon-
ate fuel cells basis operating on natural gas is formulated. The installation function is to
obtain of additional electricity for ship needs. The analysis of the main methods of hy-
drocarbon fuels conversion is executed and natural gas reforming scheme for electrochem-
ical generator of ship power plant operation is proposed. The scheme of secondary power
resources utilization in electrochemical power plant towards it efficiency increase is ad-
duced.
Key words: ship power plant, electrochemical power plant, electrochemical generator,
molten carbonate fuel cell, reformer, conversion.
Received September 13, 2011
ÓÄÊ 66.011:66.040.2
Ìàòåìàòè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññà
äåãèäðàòàöèè ìåëêîäèñïåðñíûõ ÷àñòèö
â ïñåâäîîæèæåííîì ñëîå èíåðòíûõ ÷àñòèö.
1. Ìàòåìàòè÷åñêîå îïèñàíèå ïðîöåññà
Õâàñòóõèí Þ.È., Êîëåñíèê Â.Â.,
Îðëèê Â.Í., Öþïÿøóê À.Í.
Èíñòèòóò ãàçà ÍÀÍ Óêðàèíû, Êèåâ
Ðàçðàáîòàíî ìàòåìàòè÷åñêîå îïèñàíèå ïðîöåññà äåãèäðàòàöèè ìåëêîäèñïåðñíûõ ÷àñ-
òèö â ïñåâäîîæèæåííîì ñëîå èíåðòíûõ ÷àñòèö äëÿ äåòàëüíîãî åãî èññëåäîâàíèÿ, öåëü
êîòîðîãî ïðîåêòèðîâàíèå íîâîãî ýôôåêòèâíîãî îáîðóäîâàíèÿ ëèáî ìîäåðíèçàöèÿ ñó-
ùåñòâóþùåãî.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: äåãèäðàòàöèÿ ìåëêîäèñïåðíûõ ÷àñòèö, ïñåâäîîæèæåííûé ñëîé, ìà-
òåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü.
Ðîçðîáëåíî ìàòåìàòè÷íèé îïèñ ïðîöåñó äåã³äðàòàö³¿ äð³áíîäèñïåðñíèõ ÷àñòèíîê ó
ïñåâäîçð³äæåíîìó øàð³ ³íåðòíèõ ÷àñòèíîê äëÿ äåòàëüíîãî éîãî äîñë³äæåííÿ, ìåòà
ÿêîãî ïðîåêòóâàííÿ íîâîãî åôåêòèâíîãî îáëàäíàííÿ àáî ìîäåðí³çàö³ÿ ³ñíóþ÷îãî.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: äåã³äðàòàö³ÿ äð³áíîäèñïåðñíèõ ÷àñòèíîê, ïñåâäîçð³äæåíèé øàð,
ìàòåìàòè÷íà ìîäåëü.
� Õâàñòóõèí Þ.È., Êîëåñíèê Â.Â., Îðëèê Â.Í., Öþïÿøóê À.Í., 2011
|